以人为本、以绿为媒实践妫水河流域生态治河新理念

2011-04-14王宗亮王亚平

水利规划与设计 2011年3期

王宗亮杨梅王亚平

(1.延庆县水务局北京延庆 102100;2.北京市自来水集团缙阳水业有限责任公司北京 102100)

妫水河流域位于官厅水库上游,总面积1064km2,河长18.5 km,河宽75至250m,妫水河流经7个乡镇,多年平均年径流量为 1.18亿m3,枯水期流量为0.3m3/s。妫水河是北京市防洪工程的主干河道,属于典型的雨源型山洪河道,具有暴雨集中,源短流急,涨快退速等特点。

1 妫水河河道现状

1.1 河道防洪排水

妫水河干流在高程485m以下地区属于官厅水库淹没区,仅按满足排水要求20年一遇洪水设计;在485m以上地区,按20年一遇洪水设计,100年洪水校核;其支流按10年一遇洪水设计,20年一遇洪水校核。现状妫水河河道内淤积严重,杂草丛生,沙丘遍布,并逐年向上游推进;同时人为侵占河道、拦河造地、砂石滥采现象也较为普遍,威胁两岸及现有建筑物防洪安全,严重地影响了河道的行洪排涝能力。

1.2 水污染

连年干旱少雨,河流流量减少,两岸私搭乱建,养殖小区排污,农田施肥,对妫河造成一定程度的污染。官厅水库入口断面水质已处于劣Ⅴ类标准,对水资源造成较大危害。

1.3 水土流失

由于长期盗采沙石,植被稀疏,妫水河流域水土流失较为严重,据监测妫水河每年带入官厅水库的泥沙达40万t,地下水源难以得到有效涵养。

1.4 生态环境

现状河床凌乱不堪,落差较大,砂石裸露,植被稀少,并且有些地方垃圾成堆;荒滩遍地,耕地减少,土地生产条件差,影响当地农民增收致富;河道生态处于衰退期。

2 妫水河生态治理的必要性

2.1 满足河道防洪排水的需要

妫水河汛期洪峰高、流速快急,而桥梁等建筑物上下游大多数未进行护砌,同时,建筑物附近又是人类活动较集中的区域,由于自然和人类活动的影响,造成洪水期局部河道冲刷严重,岸坡水土流失严重,对两岸的防洪形成较大的压力。河道两侧多为农田,管理边界不明确,造成部分农田侵占河道的巡防道路,使河道的管理难度加大。妫水河河道的行洪排涝能力难以保证河道两岸城镇居民生命财产的安全,因而,妫水河河道生态治理工程势在必行。

2.2 防治水土流失的需要

妫水河流域主要属妫河冲积扇,水土流失分布较为广泛,由于水土流失影响,春季黄沙满天,夏季泥石横流,大量泥沙涌入官厅水库,侵占部分库容。

因此,为了治理水土流失,改良妫水河下游官厅水库的水质,开展妫水河河道整治是非常必要的。

2.3 流域生态体系建设的需要

妫水河流域的环境保护和生态建设还很不完善,生态环境恶化有加大的趋势。近年来,延庆县县委、县政府认真落实生态涵养发展区的功能定位,遵循生态治河理念,按照科学发展观的要求,统筹考虑各种涉水问题,提出了新的治水思路,坚持以科技为支撑建设生态河流的治河理念,在保障河流防洪功能的同时,进行生态治河。先后启动了妫河生态休闲走廊、官厅水库库滨带、北山生态休闲走廊和龙庆峡下游森林走廊工程,朝着“生态文明战略”的目标稳步推进。大力改善县域水环境,高度重视湿地恢复保护工作,编制并实施《保护母亲河行动纲要》。为了促进当地经济发展,维护社会安全稳定,加速妫水河的彻底根治,完善整个流域及其周边地区的生态体系建设,是非常必要的。

3 妫水河生态建设理念和目标

3.1 妫水河生态建设理念

河道治理要从生态、经济、人文、社会效益和全面建设小康社会等多方面来考虑,既要恢复自然河道的功能,又要满足人类依赖生存的要求。把“回归自然”与 “以人为本”相结合。“回归自然”是恢复河道原有的自然功能,满足行洪、蓄水、航运、水生态等要求,具有水资源可持续发展的特性;“以人为本”首要的就是保障河水的水质,是满足人类活动的需要,处理好人水和谐相处的环境,具有亲水、安全特性。

妫水河生态治理按照有水则清,无水则绿,维持河流健康生命,保护水资源,着力打造健康河道、亲水河道、生态河道。运用综合措施提高防灾减灾能力,在河流走向上尽量保持自然状态,建造公园湖泊湿地,利用复式断面建设景观休闲平台,营造亲水、近水的滨河活动空间,充分体现＂水安全、水环境、水景观、水文化、水经济＂五位一体的治水理念,最终实现人水和谐。

3.2 妫水河生态治河理念的总体目标

妫水河治河理念的总体目标是:以水环境综合整治为目标,保障河道防洪排水安全,涵养地下水,改善流域周边生态环境,美化景观,实现 “防洪排涝,截污治污、生态治理、环境改善”四大功能,形成一个以水为轴、以绿为本、以人为本的“绿色生态走廊”。

4 妫水河生态治河理念的主要措施

妫水河生态治河理念在保证河道行洪及建筑物安全的基础上,恢复、重建流域景观生态基质,重点进行河流局部险工段的整治,以河岸防护林、防洪堤生态绿地作为生态走廊,建立妫水河景观生态构架体系。主要开展了以下几方面的治理工程。

4.1 恢复和重构河流原有结构,顺其自然

传统的水利工程多是将河道尽可能地拉直,更多强调防洪功能。以防汛为目的的河道治理,为了使洪水危害最小,必须使水尽快排除。这样就要求河道既直又顺,并且河道边界阻力系数最小,因此河道治理断面,以梯形断面和矩形断面常见,这样河道防洪功能够最大地满足,但是河道生物的生长环境就遭到了损害。将河道设计成为笔直、顺畅,护砌光滑、平整,总体上来说,更象一条人工渠道,而不是一条天然河道。

延庆县在妫水河生态治理过程中,保持原河道轴线不变,宜直则直,宜弯则弯,制造丰富多变的河岸线、河坡线,在有可能与河边绿地相结合的地方修建蜿蜒曲线的水路、水塘,创造较为丰富的水环境,改变原来呆板、单调的河道岸线模式,为改善河流水质以及水生动植物生长创造条件。

4.2 岸坡护砌,营造优美的生态岸线

以前在河流治理中为了减小河道岸坡的糙率,河道岸坡通常采用浆砌石或混凝土进行衬砌,这种硬质护坡材料阻断水和空气交换,很难保证河道生物的生长环境。在妫水河生态治理中我们强调要尊重自然的水循环,软化河底及河坡,促进地表水和地下水的交换。

河道护岸工程主要采用工程治理和生态治理相结合。工程治理对现状冲刷和坍岸较严重的地段进行工程措施护坡,清淤疏挖河道,加固堤防来提升河道的防洪能力。治理断面基本维持原断面形式、走向和位置不变,只在局部进行修理护砌。边坡为大于1︰2的按原坡度护砌,原边坡小于1︰2的,按1︰2进行局部削坡;河道主河槽采用17cm厚的铅丝笼护砌至堤顶,主河槽两侧铺设10cm厚混凝土生态链锁砖。生态治河理念如下:主要采用植物的方式来护岸固土,减少冲刷。用自然土质岸坡、自然缓坡、植树、植草、干砌、块石堆砌等各种方式护岸,为水生动植物的生长、繁育创造条件。

4.3 湿地公园建设,营造人与环境和谐共处的氛围

湿地拥有众多的野生动植物资源,是城市环境的肾。它在抵御洪水、控制污染、调节气候、美化环境等方面发挥很重要的作用,具有非常重要的生态休闲价值,对维持良好的生态发展具有重要意义。香村营拦河闸湿地位于妫水河支流古城河下游,通过环境整治,适当开展生态旅游,使之成为首都候鸟、湿地保护的宣传基地,为首都市民提供观景和娱乐的场所。艾官营湿地利用河道两岸开阔的地形建设,以美化环境和净化水质。局部开辟小面积休憩地,设置毛草亭等接近生态的休闲设施,场地铺装采用碎拼青石块嵌草以及干铺大小不一的河卵石的形式。三里河湿地工程主要是对天然河道补水和生态修复。湿地引水工程主要为取水泵站的建立及沿线水利设施维护。取水泵站位于南端西湖岸边农场,距妫水西湖橡胶坝约1800m,原灌溉泵站处,沿线水利设施维护主要为老仁庄塘坝维护、江水泉湿地公园维护以及温泉度假村河道维护、湿地维护及湿地引水桥建设。湿地生态恢复工程主要为湿地桥梁整修、河道清淤和干砌块石护坡、溢流坝工程及生态塘布置。将三里河湿地建成集功能与景观为一体的湿地生态公园。经过三里河湿地处理,可以大大改善妫水西湖水质质量。

4.4 种植绿色植物带,营造两岸绿树成荫

妫水河生态治理在保证河道正常的水工要求的基础上,河道两岸全部截污,实施生态治河24公里。在河岸与陆地之间设计绿色植物生长区,对河岸两侧1m范围内进行生态植被绿化进行了园林景观的规划设计,种植水生植物,水位线以上种植观赏乔木,树下间作花卉和药材及搭配草皮,形成点线面结合、有层次的岸线绿化带。植物带不仅过滤进入河中的水体,将面源污染大大降低,而且可营造景观休闲带,优美河道景观。

4.5 截污治污,改善水体水质

治河必先治污,截污,把还清水质作为治河的主要目标。在妫水河水质污染的地区,必须控制点源污染、减少面源污染、针对实际情况,采取截污和改善河网水质的综合措施。配套和完善城镇村集居地污水管网等市政基础设施,根据妫水河流域各村垃圾生产量的不同,建地埋式垃圾回收站,由县市政环卫所和乡镇环卫所分别派专用车辆,将垃圾回收转用到垃圾场。将沿岸的企业单位及居民区的排放污水纳入污水管线内,同时规范生活垃圾和固体废弃物收集处理,严禁倒入水体。

在妫水河曹官营、王泉营两村采用日处理能力30m3和50m3的澄清回流加硅藻土工艺。出水水质达到一级A标准,下游湿地以种植河柳为主,间种芦苇、马蔺、菖蒲等去污能力强的沼生植物。妫水河中游阜高营村采用SAE小型组合式污水处理装置、妫水河下游小丰营村采用CWT小型智能污水处理系统分别建设污水处理工程,并通过实践进一步推广该项工程的实施。单村污水处理设施的建成运行,每天可减少污水排放2240t,极大地改善了当地居民生活环境,加强人与自然之间的亲和力,减轻对水资源的污染。

4.6 妫水西湖水体循环,吐旧纳新

为了从根本上提高环境承载能力,逐步改善水体质量,需采取水体交换,使水体流动起来,“流水不腐、户枢不蠹”,“水”动起来才是好水,在妫水河流域治理中充分地考虑到这一点,同时种植水生植物、建设湿地、利用食草鱼类净化水质,保护河道水生态环境,提高河流水体自净能力,达到吐旧纳新的效果。

延庆县分两期修建了妫水西湖水体循环水质改善工程,共安装循环水泵7台 (5用2备),每台水泵功率为90kW◦h,干管输水能力0.83m3/s,管道全长13.6km。一期工程2006年建设完工并投入运行,从妫水西湖北岸将西湖水输入,沿途穿越农场、老白庙、西屯、五里营等村庄10km管线至江水泉公园上游。将妫水河下游水通过管道调到妫水河支流三里河,经三里河湿地净化后回流到妫水西湖,加快了湖水流动速度,同时,湖水在循环流动过程中经过植物吸收、跌水、曝气等自然作用,促进污染物的分解,实现了自然康复。

2008年7月投入运行的二期工程北起江水泉公园,南至妫水河绿化工程东部,利用公路绿化带,建设路滨生态水系,栽植净化水植物,净化水质。西湖泵站同时启动5台水泵,每天运行24h,日调水量7.2万mm3。通过二期循环工程的建设,减轻三里河湿地水质净化负荷,加大妫水河上游入河水量,提高妫水东、西湖水体流速。

在循环过程中,通过水生植物吸收水中营养物及跌水、卷吸、曝气等措施使水体复氧,提高整个水体水质,改善了周边环境。本工程分为三段建设:第一段为连接原一期工程的管道末端、沿团结路铺设直径800mm的地埋管道,长1321m,起输水作用。第二段为暗管末端到香水苑公园东的明流段,全长1800m,在该段建设路滨生态水系,栽植净水植物,净化水质。第三段仍为地埋管道,从香水苑公园向南至妫水河段长1179m,结合市政雨水管线建设。

4.7 生态方法解决富营养化

对妫水的富营养化问题还应采用生态方法解决,可利用各营养生物种群间的生态关系,增加、减少或引入某些种群,改善水生生态系统的结构和功能,调节水生生态系统的平衡。

为了有效净化西湖水质,在西湖泵站进水口和污水厂出水口处投入硅藻土,利用硅藻土独特的理化特性,净化西湖水质。

西湖泵站每天运行24h,每次运行3台泵,日调水总量为 4.32万 m3,硅藻土日投放量为1440km。目前已经投放115t硅藻土。

水体生态修复的实验,希望通过引入大型的藻类来消化水体中富余的营养物,避免出现水华。种植挺水植物 (如芦苇)浮水植物等水生植物群落,去除水体中的营养物,使水质得到改善,水体透明度提高,水生动植物多样性得到自然恢复,使富营养湖泊的水体变清。为了抑制蓝藻生长,延庆县和中国农业大学合作,计划在妫水西湖的1000亩重点区域投撒生态修复剂,利用生态修复剂发展有益藻类、抑制有害藻类,增加水中溶解氧的含量,不断改善水质。目前已开始做小面积试验示范工作。

4.8 生态走廊建设,为母亲河净水护航

妫河生态走廊进行的生态建设和景观整治,为人们提供了独具特色的生态景观和亲近自然的休憩空间。妫水公园总面积近万亩,其中水面积5000亩。东起延康大桥,西至农场橡胶坝,全长8km,包括台地园、清风园、静心园、幽径园、雅荷园五个景区。整个公园是以植物、水体为主造景的园林景观,具有丰富的艺术文化内涵。妫河生态走廊建设一期工程以自然恢复和人工恢复相结合,共完成造林4900亩。为了丰富景观和提高效益,妫河生态走廊发展林下经济,林下种植黄芪、射干、地被菊花、苜蓿草等。这些作物,既覆盖了地面,又给农民带来一定的经济收入。妫河生态走廊二期绿化工程共7962亩。二期工程完成后,妫水河将形成1.3万亩的 “绿篱”,为母亲河净水护航。

在距龙庆峡下游三道坝1.8km的河道下游,设置一近似椭圆形约7000 m3的循环水蓄水池,将水通过水泵扩及φ250mm水管泵回到三道坝下。有小桥流水,曲径通幽,两岸柳绿花红。木桥、木坐凳、溪流架桥、水渠架桥等岸边小品,增加人们的亲水面,体现 “以水为本、和谐自然”的设计理念。现在延庆随处可见休闲广场、水上舞台、卵石步道、林荫小径、露天茶座、临水走廊、嬉水乐园、灯光喷泉、涉水台阶等。

4.9 建设生态清洁小流域

河流的生态功能在一定程度依赖于全流域共同治理,若下游治理,上游我行我素,则白费功夫,所以我们在治理河湖中强调要标本兼治,治本为主,从源头抓起,提倡以构筑 “生态修复、生态治理、生态保护”三道水土保持防线为重点,建设生态清洁小流域,减少污水排放,通过对沿河村庄的同步治理污水、垃圾、厕所、村庄环境、河道,对易造成水土流失的坡面采取植树种草等措施,来构筑一个自上而下的水资源保护体系,保护好水,让河流变清,维护流域内湿地、溪流、耕地、果林等多样化自然生态系统和地形地貌,增加蓄水保水功能,提高水土资源承载能力。

5 妫水河生态治理的成效

5.1 生态治理,创造优美的水环境

通过对妫水河流域节水、生态恢复、治污等方面的工作,到2008年,城镇的污水处理率达到80%以上,污水管网系统基本完善;主要污染物化学需氧量、氨氮排放总量大幅度下降;城区和农村地区生态系统初步实现良性循环,水源清洁、河湖生态环境优美。妫水河下游水质保证达到三类,力争达到二类,其余河段均达到二类水体标准。

5.2 保护了水源,净化了水质

建立以治理污染为主体的水源保护体系。通过面源治污,通过对入河污水口的截污,通过对沿河村庄的五同步治理污水、垃圾、厕所、村庄环境、河道,来构筑一个自上而下的水资源保护体系,保护好水,让河流变清,为水的再利用提供条件。妫水河生态治理采取工程措施与植物措施相结合,基本形成了乔、灌、草植物立体配置,排、灌结合的节水型灌溉体系。工程的实施,不仅改变了该地区的荒凉面貌,加快了植被恢复,使得水土流失得到了根本控制,而且形成了优美的自然生态景观,使从前卵石裸露的荒滩变成了树木葱茏的森林公园。据监测,妫水河生态建设有效减少了农业面源污染,每年减少总磷流失1.8t,减少总氮10t,减少COD排放48t。

5.3 营造氛围,人与环境和谐共处

卵石步道、林荫小径、临水走廊随处可见,满足了人们亲水、近水的需要,同时为延庆发展生态旅游提供了良好的基础设施条件。

妫河生态治理工程建成后,明显的美化了生态环境、土地得到了增值、文化得到了发展。通过这次河道治理,改变了以前的治理观念,保持河道的蜿蜒性,有利于生态,使河道有水则清,无水则绿,达到了和谐自然的目的。

5.4 生态治河,增加了农民收入

生态治河工程建设,通过清淤疏挖河道,加固堤防来提升河道的防洪能力,有助于改善和提高土地生产能力促进了种植结构的调整,加快了农民致富奔小康的步伐,改善了区域生态环境。在不同河段形成不同特质的步行环境,使沿河岸线成为集娱乐、运动等多种活动功能于一体的滨河休闲带,促进了生态旅游的发展,1000多户农民发展农家乐,治理后农民人均收入增加500元。着力完善了土地流转生态补偿机制和落实了生态管护机制。